EKOLOJK AYAK Z n Ekolojik ayak izi gezegen

EKOLOJİK AYAK İZİ n Ekolojik ayak izi, gezegen düzeyinde tüketilen biyolojik üretken alan miktarını, atıklarının yok edilmesi için gereken, kara ve su alanlarının büyüklüğünü, ülkelerin, kentlerin, ailelerin ya da bireylerin ne kadar biyolojik üretken alan kullandıklarını ve gelecekte ihtiyaçları olan gezegen sayısını gösteren niceliksel bir hesaplama tekniğidir. 1

n Ekolojik ayak izi hesaplamaları yapılırken, iki temel dayanaktan yola çıkılmaktadır: Birincisi; tüketilen kaynakların ve üretilen atıkların izlenebilmesi, ikincisi ise; gereksinimlerin üretimi ve atıkların yok edilmesi için gereken biyolojik üretken alanın ölçülebilmesidir. 2

n Bu dayanaklardan yola çıkarak ulaşılan ekolojik ayak izleri, bireylerin üretim ve tüketim ekseninde ne kadar biyolojik üretken alan kullandığını göstermektedir. Ekolojik ayak izi ulusal ölçek hesaplama formülü: Ekolojik Ayak İzi (ha) = Tüketim x Üretim Alanı x Nüfus 3

Ekolojik ayak izi hesaplamasında kullanılan tüketim değişkeni, malların kullanım ölçüsü olarak ele alınmaktadır. 4

Örneğin tüketilen etin kilogram olarak ağırlığı, kullanılan elektriğin joule(jul) olarak değeri, tüketilen kerestenin ton olarak ağırlığı gibi. 5

Yiyecek, barınak, ulaşım, tüketim malları ve hizmetler gibi farklı gruplar için ayrı hesaplanmaktadır. Örneğin, 1 dönüm arazide 2300 kg havuç yetişiyorsa, havuç için üretim alanı 2. 300 kg/dönüm'dür. 6

n Herhangi bir ekosistemin varlıklarını sağlıklı olarak ve hiç bir güçlükle karşılaşmadan sürdürebildiği canlı sayısının en üst sayısal sınırı ile ya da barındırdığı canlılara sağlayabildiği yaşama imkanlarının üst sınırı ile tanımlanabilen yaşatma gücü “gezegenin taşıma kapasitesi” olarak tanımlanır. 7

n Formülde yer alan üretim alanı; belli miktarda tüketimin sürdürülebilir biçimde karşılanması için gereken biyolojik üretken alan miktarıdır. Biyolojik üretken alan; biyosferin yeniden üretme kapasitesinin büyük bir kısmının toplandığı alanlardır. 8

n Biyolojik üretkenlik atıkların (özellikle enerji kullanımından kaynaklanan karbondioksit emisyonu) emilimini ve insanların kullandığı biyotik kaynakları (yiyecek, kereste vb. ) yenilemek için gerekli olan biyolojik üretken alan miktarını yansıtır. 9

n Dünya’da tarım alanları, otlaklar, ormanlar, denizler ve yapılaşmış alanlar olmak üzere beş farklı biyolojik üretken alan belirlenmiştir. 10

n Tarım alanları: Dünya Gıda ve Tarım Örgütü (FAO), dünyada 1, 5 milyar global hektar tarım alanı olduğunu, bunun 1, 3 milyar global hektarının ekili alanlardan, 0, 2 milyar global hektarının ise, ekili olmayan alanlardan (nadasa bırakılmış alanlar gibi) oluştuğunu tespit etmiştir. Bu hesaplamada toprağın erozyona uğraması, tuzlanma ve su tükenmesi gibi uzun dönemde toprağa zarar veren etkilere yer verilmemiştir. 11

n Otlaklar: Et, süt, yün üretimi için hayvanların otlatıldığı alanlardır. FAO dünyada 3, 5 milyar global hektar doğal ve yarı doğal otlak olduğunu tespit etmiştir. 12

n Ormanlar: Tomruk ve yakacak odun ihtiyacının karşılandığı alanlardır. FAO’ya göre dünyada 3, 8 milyar global hektar orman alanı mevcuttur. Enerjetik üretken alan olarak da kabul edilen orman alanları, atmosfere baskı yapan karbondioksitin (CO 2) emilimini sağlamaktadır. Biyolojik üretken alan hesaplamalarında, atmosfere bırakılan karbondioksiti emebilecek ne kadar biyolojik üretken orman alanına ihtiyaç olduğu da dikkate alınmaktadır. 13

n Global Hektar: Ekolojik ayak izi hesapları global hektar olarak adlandırılan standartlaştırılmış birim ile açıklanır. 1 global hektar 11. 2 milyar hektar biyo üretken alanın eşdeğer üretkenliğine sahip 1 hektara eşittir. 14

n Buradaki üretkenlik biyokütle üretimi anlamına gelmemekte, üretkenlik belli bir girdi miktarında elde edilebilecek maksimum tarımsal üretim potansiyeli anlamını taşımaktadır. Bu nedenle, yüksek oranda üretken 1 hektar alan 1 global hektar alandan daha az ya da daha fazla üretken olabilir. 15

n Global hektar farklı ülkelerin ekolojik ayak izlerini ve biyokapasitelerini anlamlı bir şekilde karşılaştırmaya izin verir. 1 hektar = 2. 47 acre =10. 000 m 2 = 0. 01 km 2 ; 1 km 2 = 247 acre; 1 acre = 0. 405 ha 2 16

n Denizler: Okyanus ve karasularından oluşmaktadır. Bu alanda yaşayan balıklar ve su altı canlıları bu hesaplamada yer almaktadır. Denizler toplamı 2, 3 milyar global hektardır. 17

n Yapılaşmış alanlar: Kara alanlarının 0, 3 milyar global hektarını oluşturmaktadır. Konut yapımı, ulaşım, endüstriyel üretim ve su temini için gerekli alt yapılar biyolojik üretken alanın önemli bir kısmını kullanmaktadır. 18

n 2005 yılında yayımlanan “Ulusal Ayak İzi ve Biyokapasite Hesaplamaları Raporu’na göre; gezegende, 2003 yılında biyolojik üretken alan 11. 2 milyar global hektardır. Bu alan, gezegenin 1/3’ini kapsamaktadır. 19

n Gezegendeki biyolojik üretken alanın 2. 3 milyar global hektarı denizlerden, 8. 8 milyar global hektarı kara alanlarından oluşmaktadır. 20

n Ekolojik ayak izinin yanında karbon ve su ayak izi gibi çeşitli hesaplama teknikleri de söz konusudur. 21

n Temelini ekolojik ayak izi çalışmalarından alan su ayak izi, 2002 yılında Hollanda’da yapılan Potansiyel Su Ticareti konulu uzmanlar toplantısında kavramsallaştırılmış ve bu tarihten sonra da 2003 Japonya, 2006 Meksika Dünya Su Forumu gibi bir çok uluslar arası toplantılarda tartışılır hale gelmiştir. 22

n Su ayak izi, su kaynakları yönetimi ile küresel ticaret ve su kullanımı ile insan tüketimi arasındaki gizli bağları göstermek için yapılan araştırmalardan kaynaklamış, su kaynaklarının yerel ya da daha çok havza bazlı yönetiminden duyulan hoşnutsuzluk kavramın çıkış nedeni olmuştur. 23

n Ekolojik ayak izi bir nüfusun gereksinimini karşılayacak olan biyolojik üretken alanı dikkate alırken, su ayak izi gereken tatlı su kaynaklarının miktarını metreküp/yıl cinsinden ifade etmektedir. 24

n Ekolojik ayak izinin yanı sıra kullanılan bir diğer teknik ise fosil yakıtların neden olduğu CO 2 ayak izi hesabıdır. Kömür, petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtlar dünyanın yer kabuğundan elde edilmekte ve yeniden üretilememektedirler. 25

n Bu yakıtların yanması sonucu atmosferde karbondioksit birikimi oluşmakta ve biosferde baskı yaratarak, küresel ısınmaya neden olmaktadır. 26

n Bir global hektar üretken alan, bir yılda tüketilen 1450 litre benzinin tüketimi sonucu oluşan karbondioksit miktarını absorbe edebilir. 27

n CO 2 ayak izi , karbondioksit emisyonu ile mücadele etmek için gerekli olan ekolojik kapasitenin eksikliğini göstermekte ve salınımın azaltılmasının önemini ortaya koymaktadır. 28

n Ekolojik ayak izi hesaplaması dünya ormanlarının insan kaynaklı karbondioksitin ne kadarını emerek temizleyebileceği konusunda bir tahmine dayanmaktadır. Biyolojik üretken orman alanı arttıkça, atmosfere salınan karbondioksit oranı azalmaktadır. 29

Ülkeler Arası Ekolojik Ayak İzi Karşılaştırması 1997'de farklı ülkelerin ayak izlerini bir rapor halinde yayınlanmıştır. Bu raporda dünya toplam nüfusunun % 80'ini oluşturan 52 ülkenin durumu incelenmiş ve kimi ülkelerin, kullanımlarına düşenin çok üstünde bir biyolojik üretken alan tükettiği tespit edilmiştir. 30

n Bu ilk rapordan sonra, ülkelerin ekolojik ayak izleriyle ilgili hesaplamalar sık yenilenmiştir. Ekolojik ayak izi konusunda bir çok çalışmanın öncülüğünü yapan Küresel Ayak İzi Ağı (Global Footprint Network) Örgütü tarafından bugüne kadar 152 ülkenin ekolojik ayak izi hesabı yapılmıştır. 31

n Ulusal ve küresel hesaplamalar Birleşmiş Milletler (UN), Gıda ve Tarım Örgütü (FAO), Birleşmiş Milletler Ticaret ve Kalkınma Konferansı (UNCTAD), Dünya Kaynaklar Enstitüsü (WRI) gibi uluslar arası bilimsel kabul görmüş örgütlerin verilerine dayandırılmaktadır. 32

n Dünya genelinde kişi başı ortalama ayak izi büyüklüğü toplumların gelişmişlik düzeylerine göre değişmektedir. 33

n 2005 yılında yayınlanan Europe 2005 Raporundaki 2003 yılı verilerine göre, insanlığın sürdürmekte olduğu yaşam tarzını sağlamak üzere kişi başına 2, 2 global hektar üretken alan şekilde görüldüğü gibi, global biyokapasitenin aşıldığı yıllar, neoliberal politikaların hız kazandığı ve tüketim alışkanlıklarının değişmeye başladığı döneme rastlamaktadır. 34

n Ancak bugün gezegen düzeyinde, kişi başına ekolojik ayak izi büyüklüğü olarak maksimum 1, 8 global hektar biyolojik üretken alan öngörülmektedir. 35

n Kişi başına gereken global hektar alan 1961 yılına oranla günümüzde 1, 3 kat daha artmış, biyolojik kapasite ise tam tersine azalmıştır. 36

n Biyolojik Kapasite: Biyolojik üretken alanın, bir yıllık toplam biyolojik üretim kapasitesidir. 37

Türkiye genelinde Kişibaşı Ekolojik Ayak izi ve Biyokapasite 1961 -2000 38

Küresel Ekolojik Denge Tablosu 39

n Tabloda görüldüğü üzere ekolojik ayak izinin büyüklüğü biyolojik kapasiteden %25 daha fazladır. 40

n Toplam global talep kişi başına 2, 2 global hektar, buna karşılık bu talebi karşılayacak olan toplam biyokapasite alanı yani global arz kişi başına 1, 8 global hektardır. 41

n Bu durum ekolojik dengenin bozulmasına yol açmaktadır. Ekolojik ayak izi hesabı, ülkeler, bireyler, kentler, köyler, işyerleri, kurumlar gibi birçok veriyi birbirleriyle kıyaslama olanağını sağlamaktadır. 42

n Örneğin, bireysel ayak izinin büyüklüğü, ülke ortalamasının altındaysa bireyin doğal kaynaklar üzerinde bir baskı oluşturmadığı; tersi durumdaysa doğal değerlerin tüketildiği düşünülmektedir. 43

n Ayrıca, her ülkenin ayak izini kendi biyolojik kapasitesiyle de karşılaştırmak, geriye ne kaldığını görebilmek açısından yararlıdır. 44

n Sahip olduklarından çok daha fazla doğal kaynak kullanması durumunda ülkelerin doğal kaynakları bakımından ekolojik açık oluşmaktadır. Tersine, bir ülkenin biyokapasitesi ekolojik ayak izinden fazla ise, bu ülke ekolojik rezerve sahip demektir. 45

Ekolojik Ayak izi ve Biyokapasite (2002) Yandaki Tabloda ülkelerin 2002 yılına ait gelir düzeylerine göre ve bölgelere göre toplam ekolojik ayak izi, yiyecek, enerji, yapılaşmış alan, biyolojik kapasite ile ekolojik açık ve ekolojik rezerv miktarları verilmiştir. Biyokapasitesi 1. 4 gha/kişi olan Türkiye’nin ekolojik ayak izi ise kişi başına yaklaşık 2 global hektar olarak ölçülmüştür. Türkiye’de kişi başına 0. 5 gha oranında bir ekolojik açık sözkonusudur. 46

n Birleşik Arap Emirlikleri, ABD, İngiltere, Hollanda gibi ekonomik açıdan güçlü ülkeler, ekolojik ayak izleri büyük olan ülkelerdir ve doğaya biyokapasitelerinin üzerinde baskı yaptıkları için ekolojik açığa sahiptirler. 47

n Ancak, her ne kadar Avustralya, Norveç ve Kanada gibi ülkeler dünya ortalamasına göre ayak izleri büyük olsa da biyokapasitelerini aşmamış oldukları için halen ekolojik rezerve sahip ülkeler arasındadırlar. 48

n Ayak izi en küçük olan ülkeler ise, Kenya, Hindistan, Mozambik ve Pakistan gibi ekonomik olarak geri bıraktırılmış ülkelerdir. 49

n Bu ülkelerin ayak izlerinin büyüklüğü ortalama 0, 5 global hektar civarındadır. Görüldüğü gibi, ekolojik açık dünyanın zengin ülkelerinde, yoksul ülkelerin birkaç katıdır. 50

n Bu durum zengin ülkelerin gelirleriyle orantılı daha fazla üretken alan tükettikleri ve ekolojik yıkımın aktörleri oldukları şeklinde açıklanabilir. 51

52

EKOLOJİK SİSTEMLERDE ENERJİ 53

TERMODİNAMİK YASALARI Termodinamiğin 1. Kanunu: Enerji canlılar tarafından yoktan var veya vardan yok edilemez. Ancak enerji başka bir biçime dönüşebilir. 54

n Termodinamiğin 2. Kanunu(Entropi yasası) Enerji bir biçimden diğer biçime dönüşürken, yoğun durumdan dağınık duruma doğru parçalanıp dağılır. 55

Bu dönüşüm sırasında enerjinin bir bölümü mutlaka kullanılamayan ısı enerjisine dönüşüp dağılır. 56

n Entropi, dönüşümler sonucunda açığa çıkan ve kullanılamayan enerjinin bir ölçüsüdür. 57

Organizmalar, ekosistemler ve tüm ekosfer; aşağıdaki temel termodinamik özelliklerine sahiptir: 1 - Kendi bünyelerinde oldukça kararlı bir iç düzen kurup bunu devam ettirebilirler; başka bir deyişle; düşük entropi (düzensizlik) gösterirler. 58

2 - Düşük entropi: yüksek kullanımlı enerjinin, düşük kullanımlı enerjiye devamlı ve etkin bir şekilde dağıtılmasıyla sağlanır. 59

n 3 - Ekosistemler, açık ve denge halinde olmayan termodinamik sistemlerdir. Bu sistemler, iç entropiyi azaltacak, ama dış entropiyi de arttıracak şekilde, termodinamik yasalarına uyarak çevreleri ile sürekli enerji ve madde alış-verişi içinde olurlar. 60

Enerjinin bir ekosistemdeki besin zincirinde bir trofik düzeyden başka bir trofik düzeye aktarılması, enerji akışı olarak isimlendirilir. 61

Çünkü entropi yasasına uygun olarak, enerji dönüşümü tek yöne doğru gider. Oysa madde döngüsü dairesel olur. 62

n Trofik düzey (beslenme düzeyi) kavramı, taksonomik değil işlevsel bir kavramdır. Bu nedenle belirli bir trofik düzeyde tek bir tür değil, ekolojik açıdan benzer işler yapan bir çok tür bulunur. 63

n Enerji, bir komunitede bir trofik düzeyden başka bir trofik düzeye kademeli olarak akar ve bu akış sırasında termodinamiğin ikinci yasası çalışır. 64

BİTKİ ÖRNEKLERİNDE KALORİFİK DEĞERLERİN ÖLÇÜMÜ Kalorifik değerlerin ölçümünde non adyabatik sistemler kullanılırsa da genelde adyabatik sistemler kullanılmaktadır. 65

n Adyabatik sistemlerde örneğin yakılması ile açığa çıkan ısının ortamı ısıtması ve bu şekilde oluşan sıcaklık farkından hareketle örneğin kalori değeri belirlenir. 66

n Bunun için Bomb kalorimetresi kullanılır. Bu aletin esas kısmı paslanmaz çelik silindir bir kap ve bunu çevreleyen su haznesi, yanma sonucu suyun sıcaklığını ölçebilecek hassas bir termometre sistemi ve tüm bunlara bağlı oksijen tüpünden oluşur. Silindir kaba iki adet platin tel bağlıdır. 67

Bomb kalorimetresi 68

n Öncelikle örnek hazırlama şekli önemlidir. Örneklere değişik ön muameleler uygulanabilir. Burada amaç uçucu bileşiklerin kaybını minimuma indirebilmektir. 69

n Bunun için genellikle dondurarak kurutma kullanılır. Kuruyan materyal ince bir şekilde öğütülür. Bazı çalışmalarda örnekler mum veya jelatin kapsüllere gömülerek pellet haline getirilir. 70

Örnekler uygun şekilde hazırlandıktan sonra yanma ısısı, şu formülle tesbit edilir: Ho = c x ∆t – Qz / m Burada; c: kalorimetrenin ısı kapasitesi (cal/o. K), ∆t: kalorimetrede düzeltilmiş ısı artışı, Qz: örnek dışındaki maddelerin (tutuşturma teli, kapsül yanma ısısı vb. ) yanmasından kaynaklanan ısı, m: yakılan örnek miktarıdır (gr). Qz genelde tutuşturmak için kullanılan platin telin yanma ısısıdır. Platin telin 1 cm sinin yanması ile oluşan ısı cal olarak telin ambalajı üzerinde yazılıdır. 71

Platin telin yanmadan önceki ve sonraki uzunlukları ölçülür ve elde edilen değer 1. 5 sabit sayısı ile çarpılır. Isı kapasitesi, yanma ısısı bilinen bir referans madde tercihan benzoik asit kullanılarak belirlenir. 72

C=Hob. m+ Qz/ ∆t (cal/o. C). Burada; Hob : referans maddenin yanma ısısı (cal/gr), m : referansın yakılan miktarı, Qz : referans dışındaki maddelerden kaynaklanan ısı, ∆t : sıcaklık farkıdır. 20 o. C’ de benzoik asit için Hob=6323 cal/gr 25 o. C’ de benzoik için Hob=6321 cal/gr dır. 73

n Benzoik asitle en az 4 yakma işlemi yapılıp aletin c değeri belirlenir. Her yakmadan elde edilen c değerlerinin ortalaması alınır. 74

n Zaman zaman aletin ısı kapasitesi (c ) kontrol edilir. Aletin ısı kapasitesi (c ) değeri belirlendikten sonra örnek için ölçüm yapılır. 75

Örneğin yanma ısısı bulunurken c değeri kullanılır. c genelde 2018 cal/o. C dir. 76

n Örneğin bir yanma işleminde ilk sıcaklık 1. 27 o. C, son sıcaklık 3. 19 o. C, yakılan örnek miktarı 0. 9813 gr, tel uzunluğu 12. 2 cm olan platin bir tel kullanılmış ve yanmadan sonraki uzunluk 3. 2 cm olsun. 77

n Bu durumda; n Ho=c. ∆t-Qz/m (cal/gr) n ve ∆t=t 2 -t 1=3. 19 -1. 27=1. 92 o. C, n yanan tel uzunluğu=12. 2 -3. 2=9. 0 cm olacaktır. n Ho= 2018 x 1. 92 -1. 5 x 9. 0/0. 9813=3934. 6 cal/gr olacaktır. 78

n Ancak genelde kalorifik değerlerin ölçümünde joule birimi kullanılmaktadır. 1 joule=0. 239 cal/gr olduğu için Ho=16462. 8 joule/gr olacaktır. 79